剪切来流下电磁减阻与尾流控制

电解质溶液中圆柱表面附近分布的电磁力可有效改变圆柱流体边界层,控制圆柱绕流。对剪切来流情形下圆柱绕流及其电磁控制进行了实验和计算研究。实验在转动水槽中进行,通过吊杆将装有电磁激活板的圆柱插在槽内液体中。吊杆上的应变片用于测试圆柱的阻力,注入适当的染料用来显示流场。数值模拟时,流场的基本方程为指数极坐标中考虑场力的Navier-Stokes方程,计算采用交替方向隐式格式和快速傅里叶变换格式。研究结果表明:剪切来流的绕流流场中,圆柱的尾涡向流速小的一侧偏移,升力和阻力周期性振荡,且升力的均值不为0,指向流速较小的一侧;电磁力作用后,圆柱的尾迹呈一条线向流速较小的一侧偏移,阻力减小且不再振荡,升力增大至稳定,指向流速较小的一侧。     

展向周期振动的平板近壁湍流结构研究

通过直接数值模拟(DNS)对壁面作展向周期运动的槽道湍流进行研究,建立了槽道湍流数据库.通过改变振幅大小和振动周期,可以使壁面阻力明显减少.根据计算结果分析了减阻率和振动参数的关系.利用减阻后近壁湍流拟序结构的变化,研究了壁面展向周期振动减阻的内在机理,揭示了三种减阻过程中涡结构对近壁流体的上抛、下扫运动以及条带结构的影响规律.     

惰性颗粒抑制CH4/O2/N2爆炸过程的二维数值模拟与实验验证

使用带基元化学反应的两相Euler方程,对惰性颗粒抑制高温火团诱导的CH4/O2/N2爆炸过程进行了二维数值模拟.其中,采用全耦合二阶精度的TVD格式求解气相方程,采用MacCormack格式求解惰性颗粒相方程,同时用分步方法处理方程组的耦合刚性,用Gear隐式方法处理化学反应刚性.计算并讨论了不同颗粒相浓度条件下,气相压力场、气相密度和颗粒相浓度的分布、爆炸衰减的气相结构以及两相间的能量传递.结果表明,惰性颗粒相的堆积可阻碍气相爆炸波的传播,使其衰减为引导激波,引导激波继续向颗粒相传递能量,而进一步衰减最终使得爆炸波被抑制.随着颗粒相浓度的增大,爆炸波的抑制更明显.计算结果与大型水平管的实验结果进行了比较,定性证明了计算的合理性.     

粉尘薄膜爆轰

与普通爆轰不同，粉尘薄膜爆轰波前氧化剂与燃料处于分离状态．由于激波作用下壁面燃料的注入才于壁面附近形成燃烧的粉尘云，燃烧释放的热使激波自持形成粉尘薄膜爆轰。本文在长2、8m，横截面20mm×20mm的方型水平激波管中对此类爆轰进行了实验研究．并根据作者建立的模型对其二维结构进行了数值模拟。     

激波卷扬可燃粉尘的理论模型

本文描述了激波卷扬可燃粉尘床形成燃烧反应边界层的理论模型，由此揭示出反应边界层的基本结构由诱导区、反应区、扩散区构成。另外，燃烧粉尘云轮廓及颗粒点火时间的理论值与实验结果较一致，说明此模型能很好地描上述流动特征。     

展向行波电磁力控制下的槽道湍流雷诺应力

为研究槽道湍流的电磁力减阻控制问题,采用直接数值模拟(DNS)方法对槽道湍流的展向行波电磁力控制问题进行数值研究.讨论了由展向行波诱导的诱导流场对槽道湍流流场的调制过程,分析了控制前后雷诺应力离散点分布、平均雷诺应力分布以及雷诺应力波谱分布的规律.研究表明,在合适参数条件控制下,展向行波电磁力的控制不仅使近壁条带结构基本消失,形成加宽的低速条带,而且能使控制后的流场中涡结构几乎消失,而仅剩下由展向行波电磁力诱导产生的带状负涡结构,同时展向行波电磁力在一定程度上抑制了湍流的脉动,减小了雷诺应力,最终使壁面阻力下降.     

激波诱导火焰变形的二维数值模拟

利用改进的Van Leer格式,通过求解带化学反应的Euler方程,对甲烷/空气混合物中激波诱导火焰变形的过程进行了数值模拟,使用了甲烷/空气详细化学反应机理及其热力学和动力学数据.根据计算结果,讨论了激波掠过火焰时的变形过程,以及激波作用下火焰中组分的浓度和净反应生产速率的变化关系.结果表明,火焰在激波作用下可分叉形成λ波,并进一步发展为球形激波,最终被压缩弯曲,而燃烧的化学反应过程发生在火焰与未燃物质的环形交界面上.     

稠密气固两相流的流场实验显示和粒化温度模型

在水平激波管中,研究激波与堆积粉尘的相互作用,并通过带示踪粒子的X射线和阴影摄影,记录堆积粉尘内外流场的波系结构.引入“粒化温度”,基于稠密气体分子动力学的思路导出堆积粉尘的守恒方程和本构方程,利用AUSM+格式对激波与堆积粉尘相互作用现象进行了数值模拟.计算结果与实验结果基本相符.     

大型管中气粒两相湍流燃烧加速机理的研究

基于多流体模型，在弱点火条件下，对大型卧式管中铝粉－空气两相悬浮流的湍流燃烧加速导致爆炸的过程进行了数值模拟，其结果揭示了管中湍流火焰的加速机理，并与实验结果相符．